腺苷酸活化蛋白激酶在奶牛疾病中的作用研究進(jìn)展

竇文麗，寶 華，曹佩佩，孫奕爍，劉吉國，楊文飛，馬 云，馬燕芬，

（1.寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院/寧夏回族自治區(qū)反芻動(dòng)物分子細(xì)胞育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏 銀川 750021；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院動(dòng)物營養(yǎng)與飼料研究所，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031；3.寧夏新澳農(nóng)牧有限公司，寧夏 靈武 750406）

隨著奶牛業(yè)現(xiàn)代化養(yǎng)殖水平的不斷提高，奶 牛代謝病和乳腺炎等疾病發(fā)病率顯著提升， 嚴(yán)重制約著奶牛業(yè)的健康發(fā)展。 能量失調(diào)被認(rèn)為是導(dǎo)致疾病發(fā)生的重要因素， 腺苷酸活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）在所有真核生物中高度保守， 是細(xì)胞能量穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子［1］。 AMPK 的主要功能是檢測ATP 水平的變化，當(dāng)細(xì)胞能量狀態(tài)下降時(shí)被激活，AMPK 激活后，通過磷酸化直接或間接調(diào)節(jié)下游因子， 促進(jìn)分解代謝、抑制合成代謝，從而維持能量平衡。 AMPK 信號通路與多種功能如線粒體生物發(fā)生、細(xì)胞生長、氧化還原調(diào)節(jié)和細(xì)胞增殖［2］、細(xì)胞自噬［3］和炎癥［4］等有關(guān)， 在肝臟、 骨骼肌、 心臟和中樞神經(jīng)系統(tǒng)（central nervous system，CNS）等關(guān)鍵組織中發(fā)揮作用。 AMPK 在維持能量方面的核心作用使其成為預(yù)防和治療代謝性疾病的一個(gè)重要治療靶點(diǎn)，AMPK 的激活有助于提高炎癥狀態(tài)下的細(xì)胞存活率并減弱炎癥反應(yīng)［5-7］。 因此，闡明AMPK 在疾病中的調(diào)控作用機(jī)制對于降低奶牛生產(chǎn)期間的疾病發(fā)病率和提高乳品質(zhì)起著關(guān)鍵作用。 該文綜述了AMPK 在奶牛疾病中的調(diào)控作用， 以期為奶牛疾病的靶向治療提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 AMPK 概述

1.1 AMPK 結(jié)構(gòu)

AMPK 是一種高度保守型的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶， 作為細(xì)胞能量感受器對于機(jī)體能量穩(wěn)態(tài)起到至關(guān)重要的作用［8］。AMPK 是一種異源三聚體復(fù)合物，由催化α 亞基、N 末端肉豆蔻酰化調(diào)節(jié)β亞基和核苷酸感應(yīng)γ 亞基組成， 每個(gè)亞基都有多種亞型（α1、α2、β1、β2、γ1、γ2、γ3）組成，每個(gè)亞型由不同的基因編碼組成［9］。 α 亞基包括絲氨酸/蘇氨酸激酶結(jié)構(gòu)域（KD）、自身抑制結(jié)構(gòu)域（AID）、β亞基相互作用的C 末端結(jié)構(gòu)域（α-CTD）以及被稱為α 連接子的腺嘌呤核苷酸傳感器片段。 α 亞基的功能與AMPK 的活性有關(guān)，α-KD 的C 端小葉上有一個(gè)重要的Thr172 位點(diǎn)，是激活A(yù)MPK 活性所必需的位點(diǎn)， 最終直接影響AMPK 代謝途徑相關(guān)基因的表達(dá)水平。 β 亞基在其C 端含有碳水化合物結(jié)合模塊， 允許AMPK 與糖原結(jié)合，β-折疊參與結(jié)合α 和γ 亞基［10］，碳水化合物結(jié)合模塊也可以作為一些AMPK 藥理激活劑的結(jié)合位點(diǎn)，如A769662［11］。 此外，β 亞基還參與AMPK 向線粒體的募集和線粒體自噬的調(diào)節(jié)［12］，在AMPK 三聚體的形成和定位中發(fā)揮重要作用。 γ 亞基包含4 個(gè)進(jìn)化保守的胱硫醚-β-合成酶（CBS）串聯(lián)重復(fù)序列， 可以與AMPK 的3 種腺嘌呤核苷酸（AMP、ADP、ATP）競爭性結(jié)合，從而感知細(xì)胞能量狀態(tài)［13］。

1.2 AMPK 激活

AMPK 監(jiān)測細(xì)胞能量狀態(tài)的能力由γ 亞基上的3 個(gè)可交換的腺嘌呤核苷酸結(jié)合位點(diǎn)提供。 當(dāng)能量應(yīng)激引起的AMP/ATP 和ADP/ATP 腺苷酸比率的增加會(huì)引起γ 亞基變構(gòu)激活A(yù)MPK［14］。 同時(shí)，在葡萄糖缺乏、缺氧、缺血和高滲透環(huán)境等能量耗盡的條件下被激活［15］。 AMPK 通過減少體內(nèi)ATP的消耗過程來維持能量平衡， 如合成脂肪基因和rRNA 的轉(zhuǎn)運(yùn)、核糖體蛋白的翻譯、膽固醇和脂肪酸的合成；同時(shí)還可促進(jìn)體內(nèi)產(chǎn)生ATP 的分解代謝過程，如葡萄糖和脂肪轉(zhuǎn)運(yùn)、脂肪酸氧化、自噬、線粒體合成和氧化。 AMPK 活性受到多個(gè)上游激酶的相互影響，當(dāng)機(jī)體能量水平較低時(shí)，γ 亞基發(fā)生變構(gòu)，進(jìn)一步促進(jìn)AMPK 上游激酶對其磷酸化，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)重要的代謝途徑［16-17］。 研究表明，AMPK 的 活 化 與 蘇 氨 酸 172 （threonine172，Thr172） 的磷酸化相關(guān)，Thr172 的磷酸化產(chǎn)物至少由兩個(gè)上游激酶肝激酶B1 （liver kinase B1，LKB1）［18］和 細(xì) 胞 內(nèi) 鈣 調(diào) 素 依 賴 性 蛋 白 激 酶β（CAMKKβ）［19］介 導(dǎo)， 可 能 仍 有 其 他 激 酶 激 活A(yù)MPK，但尚未確定［20］。 在炎癥等特定條件下，轉(zhuǎn)化生長因子β 活化激酶1 （TAK1） 也可能激活A(yù)MPK［21］。

2 AMPK 在奶牛疾病中的調(diào)控作用

2.1 奶牛乳腺炎

2.1.1 乳腺炎

乳腺炎是奶牛乳腺實(shí)質(zhì)器官發(fā)生生物性或機(jī)械性損傷所導(dǎo)致的局部或全身炎癥反應(yīng)， 受感染的乳腺部位出現(xiàn)紅色、發(fā)熱和腫脹等臨床特征。常引起奶牛產(chǎn)奶量下降、乳品質(zhì)降低，嚴(yán)重的乳腺炎癥會(huì)導(dǎo)致奶牛死亡， 是制約乳產(chǎn)業(yè)發(fā)展最常見且最為嚴(yán)重的生產(chǎn)性疾病之一。 來自環(huán)境中的大腸桿菌和金黃色葡萄球菌以及高精料日糧飼喂導(dǎo)致的瘤胃內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)源性脂多糖（lipopolysaccharide，LPS） 等均是誘導(dǎo)奶牛乳腺上皮細(xì)胞（bovine mammary epithelial cells，BMECs）產(chǎn)生炎癥的主要因素。 由LPS 誘導(dǎo)的一系列炎癥反應(yīng)已被證明會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞損傷和細(xì)胞凋亡， 誘導(dǎo)乳腺發(fā)生免疫反應(yīng)和氧化損傷， 以釋放促炎介質(zhì)以及抗氧化相關(guān)的ROS 和NO 等因子［22］，核因子-κB（nuclear factor Kappa-B，NF-κB） 和核因子E2 相關(guān)因子2（nuclear erythroid factor 2-related factor 2，Nrf2）信號通路分別調(diào)節(jié)細(xì)胞對炎癥和氧化應(yīng)激的反應(yīng)。NF-κB 和Nrf2 兩者之間的相互作用對細(xì)胞的炎癥、氧化應(yīng)激和免疫反應(yīng)產(chǎn)生影響，從而對維持細(xì)胞代謝和內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定性發(fā)揮重要作用。

2.1.2 AMPK/NF-κB 信號通路

當(dāng)LPS 被BMECs 上的Toll 樣受體4（toll-like receptor 4，TLR4）識別并結(jié)合后，從而激活下游信號通路誘發(fā)乳腺炎。在靜息狀態(tài)下，NF-κB 通常與IκB 結(jié)合存在于細(xì)胞質(zhì)中， 當(dāng)LPS 激活后IκB 和NF-κB p65 磷酸化， 轉(zhuǎn)移入核內(nèi)， 與特定的DNA序列結(jié)合并促進(jìn)下游促炎因子的轉(zhuǎn)錄， 發(fā)揮促炎作用［23］。AMPΚ 是細(xì)胞能量穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑，在免疫和抗炎方面也發(fā)揮作用。 活化后的AMPK 可通過調(diào)控下游的沉默信息調(diào)節(jié)相關(guān)酶1（sirtuin1，Sirt1） 和過氧化物酶體增殖物激活受體γ 共激活因 子 1α （peroxisome proliferator -activated receptorγcoactivator-1，PGC-1α） 直接或間接調(diào)節(jié)NF-κB 的活性， 從而抑制腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factorα，TNF-α） 和白細(xì)胞介素1β（interleukin 1，IL-1β）等炎癥因子的表達(dá)并發(fā)揮抗炎作用［24］，但LPS 和TNF-α 的激活則會(huì)降低成纖維樣滑膜細(xì)胞（fibroblast synovial cells，F(xiàn)LS）中AMPK的活性。 Sirt1 作為一種NAD+依賴性脫乙酰酶，在體內(nèi)能量代謝和炎癥反應(yīng)中也發(fā)揮作用，AMPK的磷酸化反應(yīng)會(huì)間接促進(jìn)Sirt1 受體的表達(dá)，從而抑制NF-κB p65 的易位和活化，降低炎癥反應(yīng)［25］。此外，AMPK 通過直接磷酸化蘇氨酸（threonine Thr117）和絲氨酸538（serine538，Ser538）的結(jié)合并激活PGC-1α 發(fā)揮抗炎作用，PGC-1α 是一種轉(zhuǎn)錄激活因子， 其轉(zhuǎn)錄活性在細(xì)胞中受到多種蛋白質(zhì)翻譯后修飾的調(diào)節(jié)，包括磷酸化、乙?；头核鼗Ｔ谘装Y期間，低水平的PGC-1α 會(huì)下調(diào)線粒體抗氧化基因表達(dá)水平，產(chǎn)生氧化應(yīng)激，并促進(jìn)NFκB 的活化，誘發(fā)炎癥；而上調(diào)PGC-1α 表達(dá)則會(huì)抑制NF-κB p65 的磷酸化，從而緩解炎癥［26］。

2.1.3 AMPK/Nrf2 信號通路

影響炎癥反應(yīng)且最終導(dǎo)致乳腺發(fā)生嚴(yán)重炎性反應(yīng)的主要原因?yàn)檠趸瘧?yīng)激。 氧化應(yīng)激是由LPS引發(fā)的免疫反應(yīng)和活性氧（reactive oxygen species，ROS）生成的結(jié)果，Nrf2 是細(xì)胞內(nèi)極其重要的抗氧化相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子，位于AMPK 的下游，可以保護(hù)細(xì)胞免受氧化應(yīng)激和親電應(yīng)激［27］，抑制炎癥介導(dǎo)的損傷，從而維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)。 研究發(fā)現(xiàn)，Nrf2發(fā)揮抗炎作用， 是通過激活A(yù)MPK 信號通路來實(shí)現(xiàn)的［28］。 眾所周知，自噬是維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的重要過程，在真核細(xì)胞中高度保守，AMPK 作為Nrf-2上游的激酶，在調(diào)節(jié)Nrf-2 中具有重要作用。通常Nrf-2 以游離形式存在于細(xì)胞質(zhì)中，當(dāng)細(xì)胞受到炎癥刺激或氧化還原失衡時(shí)， 上游AMPK 被激活， 進(jìn)而促進(jìn)游離Nrf-2 進(jìn)入細(xì)胞核并激活下游相關(guān)基因的表達(dá)。有研究表明，薄荷醇可以通過激活A(yù)MPK/Nrf-2 信號軸自噬反應(yīng)，從而發(fā)揮抗炎作用［29］。

2.2 奶牛酮病

2.2.1 酮病

圍產(chǎn)期高產(chǎn)奶牛對代謝性疾病和環(huán)境應(yīng)激非常敏感，由于奶牛干物質(zhì)攝入不足，無法滿足機(jī)體正常維持和產(chǎn)乳的需要， 極易產(chǎn)生能量負(fù)平衡（negative energy balance，NEB）， 泌乳早期NEB 的特點(diǎn)是肝臟糖異生無法為維持泌乳提供足夠的葡萄糖［30］。 NEB 引起的代謝紊亂最終會(huì)發(fā)展成為亞臨床酮病或臨床酮病， 目前我國奶牛酮病發(fā)病率高達(dá)15%～30%［31-32］。 酮病發(fā)生期間奶牛產(chǎn)奶量和繁殖效率降低，真胃移位、跛行和子宮炎等發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增加［33-34］。 同時(shí)在生產(chǎn)中可通過測定β-羥基丁酸（beta hydroxybutyric acid，BHBA）含量來判定酮病的發(fā)病情況。奶牛酮病發(fā)生時(shí)，相關(guān)的能量代謝激素胰高血糖素 （glucagon，GLN） 和胰島素（insulin，INS）發(fā)生了明顯的變化，AMPK 作為能量感受器，其活性也隨之發(fā)生變化，因此，找尋干預(yù)奶牛酮病發(fā)病的關(guān)鍵靶點(diǎn)至關(guān)重要。

2.2.2 GLN 與奶牛酮病

胰高血糖素（glucagon，GLN）可調(diào)節(jié)肝臟中的糖原分解和糖異生。 除肝臟外，GLN 在心臟、淋巴母細(xì)胞、腦、視網(wǎng)膜、胃腸道也出現(xiàn)高表達(dá)。在饑餓狀態(tài)下，GLN 水平升高和INS 水平降低會(huì)減弱脂肪組織中的脂肪生成， 加重酮病奶牛的肝臟脂質(zhì)代謝紊亂。

2.2.3 GLN 與AMPK 信號通路

AMPK 存在于肝臟、骨骼肌、心臟、下丘腦及脂肪組織，作為細(xì)胞能量感受器，AMPK 在調(diào)節(jié)糖酵解、葡萄糖轉(zhuǎn)化、脂類代謝過程中發(fā)揮著重要作用。GLN 水平升高會(huì)導(dǎo)致肝臟能量消耗，從而增加AMP/ATP 的比例，增加AMPKα 亞基上Thr172 位點(diǎn)的磷酸化，從而使AMPK 的活化［35］。AMPK 信號通路在肝臟脂質(zhì)代謝中起核心作用，AMPK 的缺失會(huì)增加血漿中甘油三酯（triglycerides，TG）含量促進(jìn)肝臟脂肪生成。 AMPK 可通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1c （sterol regulatory element binding protein 1c，SREBP-1c）和過氧化物酶增殖物激活受體-α（peroxidase proliferators activate receptors-α，PPARα） 等調(diào)節(jié)肝臟的脂質(zhì)代謝。PPARα 作為一種配體激活的轉(zhuǎn)錄因子， 被AMPK激活后起到調(diào)節(jié)脂質(zhì)氧化基因表達(dá)的作用， 有動(dòng)物試驗(yàn)表明，PPARα 缺乏會(huì)導(dǎo)致脂肪酸氧化，脂質(zhì)代謝發(fā)生紊亂，敲除PPARα 會(huì)加重小鼠肝脂肪變性和增加血液TG 濃度［36］。奶牛機(jī)體產(chǎn)生的高水平GLN 會(huì)通過激活A(yù)MPK/PPARα 通路促進(jìn)脂肪酸氧化，酮病奶牛通常會(huì)表現(xiàn)出嚴(yán)重的NEB，導(dǎo)致肝臟脂肪組織內(nèi)的TG 分解，釋放大量的非酯化脂肪酸（non-esterified fatty acids，NEFA），脂肪酸的氧化可以產(chǎn)生更多的ATP 來緩解NEB。 SREBP-1c 通過轉(zhuǎn)錄調(diào)控脂肪生成基因來控制脂肪生成，SREBP-1c 過表達(dá)可增加小鼠脂肪酸合成速率［37］。酮病狀態(tài)下，GLN 激活的AMPK 可通過抑制牛肝細(xì)胞中SREBP-1c 的表達(dá)和轉(zhuǎn)錄活性， 從而減少肝臟脂質(zhì)的合成［38］。因此，GLN 可通過激活A(yù)MPK增強(qiáng)肝細(xì)胞中脂質(zhì)氧化并抑制脂質(zhì)合成， 從而產(chǎn)生更多的ATP 以改善酮病奶牛的肝臟脂質(zhì)代謝紊亂。

2.2.4 INS 與酮病及AMPK 信號通路

胰島素（insulin，INS）在酮病奶牛體內(nèi)也發(fā)生顯著變化。 INS 是由胰腺的β 細(xì)胞分泌，INS 可直接作用于肝臟或間接作用于脂肪組織、 胰腺和大腦來抑制肝臟糖異生和糖原分解， 進(jìn)而抑制葡萄糖的生成［39］。 AMPK 作為一種細(xì)胞能量感受器，激活后會(huì)提高各種器官的INS 敏感性。 高水平的INS 會(huì)失活A(yù)MPK，從而抑制脂質(zhì)氧化，促進(jìn)脂質(zhì)合成，造成脂質(zhì)堆積［40］。 此外，研究發(fā)現(xiàn)β-氨基異丁酸（β-aminoiso-butyric acid，BAIBA）可通過激活A(yù)MPK 信號通路改善LPS 誘導(dǎo)的分化脂肪細(xì)胞中的促炎反應(yīng)和INS 抵抗，BAIBA 還具有減輕采食高脂日糧（high-fat diet，HFD）誘導(dǎo)的小鼠炎癥和胰島素抵抗的功效［41］，因此，AMPK 在BAIBA對分化脂肪細(xì)胞炎癥和胰島素抵抗的有益作用中起著至關(guān)重要的作用。

2.3 奶牛脂肪肝

2.3.1 脂肪肝

圍產(chǎn)期奶牛在NEB 狀態(tài)下啟動(dòng)脂肪動(dòng)員以滿足機(jī)體的能量需求， 而脂肪動(dòng)員則會(huì)產(chǎn)生大量的NEFA。 肝臟是脂肪酸代謝的主要部位，當(dāng)血清中NEFA 濃度升高， 肝臟對NEFA 的攝取超過肝臟合成和分泌脂蛋白的能力時(shí)， 就會(huì)導(dǎo)致肝臟脂質(zhì)積累，誘發(fā)脂肪肝。 NEFA 具有明顯的脂毒性，會(huì)損傷線粒體功能，產(chǎn)生大量的ROS，肝細(xì)胞中的脂質(zhì)積累會(huì)導(dǎo)致氧化應(yīng)激和線粒體功能障礙增加，從而促進(jìn)促炎細(xì)胞因子的分泌，繼而發(fā)生炎性反應(yīng)。脂肪肝發(fā)生時(shí)，血清中成纖維細(xì)胞生長因子21（fibroblast growth factor 21，F(xiàn)GF21）和總血紅蛋白（hemoglobin，Hb）的濃度也會(huì)升高［42］。

2.3.2 AMPK 與脂質(zhì)合成

肝臟是脂質(zhì)合成的主要部位， 肝細(xì)胞主要負(fù)責(zé)肝臟的生理和代謝功能， 肝臟中的脂質(zhì)水平在脂質(zhì)合成和脂質(zhì)氧化之間保持動(dòng)態(tài)平衡， 肝臟中過多的脂質(zhì)積累則會(huì)導(dǎo)致脂肪變性。 AMPK 是脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)中最重要的調(diào)節(jié)因子之一［43］。SREBP-1c 作為脂質(zhì)合成的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子， 參與編碼脂肪生成中限速酶基因的轉(zhuǎn)錄激活［44］，正向調(diào)節(jié)脂肪酸合成酶的表達(dá)，SREBP-1c 的活性受AMPK 的負(fù)反饋調(diào)節(jié)。 激活A(yù)MPK 會(huì)直接磷酸化SREBP-1c 并抑制其核轉(zhuǎn)位，間接調(diào)節(jié)脂肪基因的表達(dá)，從而抑制TG 的合成。 SREBP-1c 表達(dá)上調(diào)則會(huì)增加TG含量， 多酚類化合物如短葉蘇木酚酸甲酯則具有激活A(yù)MPK，減弱肝臟脂質(zhì)積累和降低TG 水平的功效［45］。

2.3.3 AMPK 與脂肪酸氧化

為了防止肝臟脂質(zhì)沉積過多， 肝臟組織會(huì)產(chǎn)生β-氧化，將脂肪酸在一系列酶的催化下加速氧化生成二氧化碳和水，并釋放能量，這是脂肪酸氧化的主要途徑，也是體內(nèi)脂肪酸代謝的主要過程，可以緩解脂肪肝的發(fā)生。 低水平的二酰甘油?；D(zhuǎn)移酶（diacylglycerolacyl transferase，DGAT）可改變脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)，導(dǎo)致脂肪酸氧化產(chǎn)生ROS，造成肝細(xì)胞氧化損傷［46］。 線粒體是脂肪酸β-氧化的主要活動(dòng)場所， 進(jìn)入線粒體的脂肪酸首先需要在肉毒堿棕櫚?；D(zhuǎn)移酶-lα（carnitine palmityl transferase-1α，CPT-1α）的催化下，與肉毒堿結(jié)合轉(zhuǎn)運(yùn)之后才能進(jìn)入線粒體內(nèi)部被氧化分解，CPT-1α 水平的高低在一定程度上反映肝臟內(nèi)線粒體β-氧化的速率。 此外，過氧化物酶體是β-氧化的另一活動(dòng)場所。 ?；o酶A 氧化酶1（acyl-CoA oxidase 1，ACOX1） 被認(rèn)為是過氧化物酶體β-氧化途徑中的一種限速酶，可以促進(jìn)脂肪酸的分解代謝，ACOX1缺陷的小鼠會(huì)表現(xiàn)出脂肪肝變性和脂肪性肝炎［47］。 AMPK 被證實(shí)作為β-氧化關(guān)鍵的蛋白［48］，參與肝臟內(nèi)脂肪酸的分解代謝，AMPK 磷酸化后促進(jìn)CPT-1α 和ACOX1 的表達(dá)增強(qiáng)脂肪酸的氧化，AMPK 去磷酸化會(huì)損害線粒體β-氧化， 在急性腎損傷模型中，AMPK 去磷酸化會(huì)破壞線粒體動(dòng)態(tài)紊亂造成脂質(zhì)堆積［49］。AMPK 還通過PGC-1α調(diào)控線粒體生物合成，從而間接調(diào)節(jié)β-氧化。 此外， 有研究證實(shí)FGF21 可介導(dǎo)牛肝細(xì)胞中AMPK信號傳導(dǎo)促進(jìn)β-氧化和轉(zhuǎn)運(yùn)， 減少脂質(zhì)合成，從而減輕肝臟脂質(zhì)的積累［50］。

2.4 乳脂和乳蛋白

BMECs 具有抵抗外界病原體入侵，合成和分泌乳汁的作用。 而乳汁的合成和分泌不僅是哺乳動(dòng)物的典型特征， 也是生命周期中代謝需求最高的階段之一。 乳脂和乳蛋白是乳汁中的重要固體成分， 主要由BMECs 中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（endoplasmic reticular structure，ER） 及其附著的核糖體合成。乳脂和乳蛋白的合成是一個(gè)復(fù)雜的過程，在細(xì)胞內(nèi)翻譯和翻譯后的多個(gè)水平上都受到特定基因的嚴(yán)格調(diào)控。

2.4.1 AMPK 與乳脂合成

乳腺上皮細(xì)胞通過平衡脂肪酸合成和脂肪酸氧化分解來控制乳脂水平。 目前的研究主要集中在從頭合成脂肪酸（fatty acids，F(xiàn)A）的過程，包括脂肪酸的攝取、活化、細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)、延伸和去飽和，以及三?；视停╰riacylglycerol，TAG）的合成和脂滴的形成等［51］。 許多脂肪酸從頭合成限速酶如乙酰輔酶A 羧化酶α （acetyl-CoA carboxylases alpha，ACACA）和SREBP-1c 已被確定為AMPK 的下游靶基因。ACACA 催化乙酰輔酶A 轉(zhuǎn)化為丙二酰輔酶A 并啟動(dòng)脂肪酸從頭合成［52］。 SREBP-1c 是脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)的轉(zhuǎn)錄因子， 可調(diào)節(jié)奶牛乳脂合成［53］。PGC-1α 被認(rèn)為是過氧化物酶增殖物激活受體-γ（peroxisome proliferator activated receptor -γ，PPARγ）的轉(zhuǎn)錄共激活因子，它調(diào)節(jié)肝臟和骨骼肌中的脂肪酸β-氧化。有研究發(fā)現(xiàn)AMPK 不僅通過乳脂合成過程調(diào)節(jié)乳脂生成，還通過β-氧化過程調(diào)節(jié)乳脂生成［54］。 也就是說，AMPK 的激活抑制了參與脂肪酸從頭合成的限速酶和轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，并降低了PGC-1α 的乙?；^程， 從而加強(qiáng)了脂肪酸的氧化，調(diào)節(jié)乳腺上皮細(xì)胞中的乳脂合成。

2.4.2 AMPK 與乳蛋白合成

乳蛋白合成主要受基因轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)翻譯過程的調(diào)控， 哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mechanistic target of rapamycin，mTOR）是促進(jìn)乳蛋白合成代謝過程的主要調(diào)節(jié)劑，在進(jìn)化的過程中非常保守。雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物1 （mechanistic target of rapamycin complex，mTORC1）的活性受到能量狀態(tài)、細(xì)胞外生長因子和應(yīng)激因子等各種信號調(diào)節(jié)。 核糖體蛋白S6 激酶1（ribosomal protein S6 kinase 1，S6K1） 和4E 結(jié)合 蛋白1 （P-4E binding protein 1，4EBP1） 是mTORC1 下 游 的 兩 個(gè) 直 接 靶 點(diǎn)，mTORC1 通過調(diào)節(jié)這兩個(gè)下游靶點(diǎn)來控制基因轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)翻譯，mTORC1 的激活進(jìn)一步磷酸化核S6K1 和4EBP1 并促進(jìn)蛋白質(zhì)合成。 在大鼠［55］和 奶 牛［56］的 乳 腺 上 皮 細(xì) 胞 中，mTORC1 的 活 性 抑制可下調(diào)αS1-酪蛋白 （CSN1S1） 和β-酪蛋白（CSN2） 等乳蛋白基因的mRNA 表達(dá)及其蛋白質(zhì)翻譯［57］，而AMPK 的激活則可通過上調(diào)mTORC1信號傳導(dǎo)和限速酶的表達(dá)來調(diào)節(jié)乳蛋白的合成。目前，AMPK 是如何通過mTORC1 非依賴性途徑通路調(diào)節(jié)乳蛋白合成的仍屬未知。

3 小結(jié)與展望

AMPK 作為細(xì)胞能量感受器在哺乳動(dòng)物能量穩(wěn)態(tài)的維持和調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要作用， 在奶牛發(fā)生炎癥時(shí)能量代謝會(huì)發(fā)生明顯變化， 激活A(yù)MPK發(fā)揮抗氧化和抗炎作用。 AMPK 對乳脂和乳蛋白的合成也具有調(diào)控作用。 深入解析AMPK 在奶牛乳腺炎、脂肪肝和酮病中的作用，有助于了解其發(fā)病機(jī)制，為奶牛疾病的診斷和治療提供新靶點(diǎn)。